Solid-state relais

Beperkingen van elektromechanische relais

Hoe veelzijdig elektromechanische relais ook kunnen zijn, ze hebben veel beperkingen. Ze kunnen duur zijn om te bouwen, hebben een beperkte levensduur van de contactcyclus, nemen veel ruimte in beslag en schakelen langzaam in vergelijking met moderne halfgeleiderapparaten.

Deze beperkingen gelden met name voor grote vermogensrelais.

Solid-state relais

Om deze beperkingen aan te pakken, bieden veel relaisfabrikanten "solid-state" relais aan, die een SCR-, TRIAC- of transistoruitgang gebruiken in plaats van mechanische contacten om het gecontroleerde vermogen te schakelen. Het uitgangsapparaat (SCR, TRIAC of transistor) is optisch gekoppeld aan een LED-lichtbron in het relais.

Het relais wordt ingeschakeld door deze LED te bekrachtigen, meestal met laagspanningsgelijkstroom. Deze optische isolatie tussen ingang en uitgang is vergelijkbaar met het beste dat elektromechanische relais te bieden hebben.

Voordelen van solid-state apparaten

Omdat het solid-state apparaten zijn, zijn er geen bewegende delen die verslijten en kunnen ze veel sneller in- en uitschakelen dan welk mechanisch relaisanker dan ook kan bewegen. Er zijn geen vonken tussen contacten en geen problemen met contactcorrosie.

Een belangrijk voordeel van een solid-state SCR- of TRIAC-relais ten opzichte van een elektromechanisch apparaat is de natuurlijke neiging om het AC-circuit alleen te openen op een punt van nullaststroom. Omdat SCR's en TRIAC's thyristors zijn , hun inherente hysterese handhaaft de continuïteit van het circuit nadat de LED is uitgeschakeld totdat de wisselstroom onder een drempelwaarde daalt (de houdstroom ).

In de praktijk betekent dit dat het circuit nooit wordt onderbroken in het midden van een sinusgolfpiek. Dergelijke vroegtijdige onderbrekingen in een circuit met aanzienlijke inductantie zouden normaal gesproken grote spanningspieken veroorzaken als gevolg van de plotselinge ineenstorting van het magnetische veld rond de inductantie.

Dit zal niet gebeuren in een circuit dat wordt onderbroken door een SCR of TRIAC. Deze functie heet zero-crossover-switching .

Nadelen van solid-state relais

Een nadeel van solid-state relais is hun neiging om te falen "kortgesloten" op hun uitgangen, terwijl elektromechanische relaiscontacten de neiging hebben om "open" te falen. In beide gevallen is het mogelijk dat een relais uitvalt in de andere modus, maar dit zijn de meest voorkomende storingen.

Omdat een "fail-open"-status over het algemeen als veiliger wordt beschouwd dan een "fail-closed"-status, hebben elektromechanische relais in veel toepassingen nog steeds de voorkeur boven hun solid-state tegenhangers.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad Thyristor-toepassingscircuits